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5.沥青混合料
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3砂石材料及级配理论
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第三章 沥青混合料.doc
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58沥青与沥青混合料试题
1、沥青常用温度敏感性评价指标：1；2；；VTS降低，则感温性下降；4）沥青等级指标：等级；2、粗集料（4.75mm）；细集料（2.36mm；3、沥青老化：针入度下降，粘度增加，软化点增加，；4；56、GTM设计常见指标；7、简单弯曲试验（应变）1、石油沥青的化学组主要；1）三组分分析法又称为“溶解―吸附”法，是将石油；2）四组分分析法：分离为饱和酚、芳香酚
1、沥青常用温度敏感性评价指标：1；2；VTS降低，则感温性下降；4）沥青等级指标：等级指标降低，则感温性下降。2、粗集料（4.75mm）；细集料（2.36mm）；矿粉（0.075mm）3、沥青老化：针入度下降，粘度增加，软化点增加，沥青耐久性降低4。56、 GTM设计常见指标7、简单弯曲试验（应变）1、石油沥青的化学组 主要化学元素：C（82%-88%）H8%-11%O0-1.5%N0-1%S0-6%1）三组分分析法又称为“溶解―吸附”法，是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质3个组分。由于国产沥青多属于石蜡基或中间基沥青，油分中含有蜡，因此它的主要组分应该是油分、树脂、沥青质和蜡4个组分。这一方法的原理是将沥青在某一溶剂中沉淀出沥青质，再将可溶物用吸附剂吸附，最后再用不同溶剂进行抽提，分离出各组分。2）四组分分析法：分离为饱和酚、芳香酚、胶质和沥青质:①溶解-吸附法,通过实验可以分解成:沥青质A,树脂R,油分0.其特点是各组分分界限明确,但分析时间长②色谱分析法,通过实验可以分解成,饱和分S,芳香分Ar,胶质R,沥青质As,特点是实验速度快,组分与沥青结构关系密切,但操作要求较高.③化学沉淀分析法,分解成:沥青质A,氨基N,第一酸性分A1,第二酸性分A2,链烷分P.固态微粒的沥青质为分散相，以液体的饱和酚和芳香酚为分散介质，过渡性的胶质起保护物质的作用，使分散相能够很好地胶溶于分散介质中，形成稳定的胶体结构。根据沥青中各组分的化学特性、相对含量和流变特性的不同，将其分为以下三种类型胶体结构：①溶胶形结构；直馏沥青,液体沥青.特点:高温粘度较低,粘性小,流动性大,塑性好,温度稳定性差。油分较多，胶团之间相对运动较自由（PI&-2）②溶―凝胶型结构；氧化沥青，老化沥青：变形能力差，脆性，弹性粘性较高，流动性小，塑性较低，温度稳定性好。（-2&针入度指数PI&2）③凝胶型结构。(PI&2)高温性好，低温抗变形能力好。油分和树脂较少，沥青质含量较多。3、：沥青运动粘度采用动力粘度采用减压毛细管法。（毛细管粘度、旋转（施工区）、滑板粘度）。条件粘度测定方法：分为①标准粘度计法：CT,ds国际上经常用来测定粘稠（固体、半固体）沥青稠度的一种方法。该法规定沥青材料在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度（以0.1mm为单位计）。实验条件以PT,m,t表示，其中P为针入度，T为试验温度，m为标准针的质量，t为贯入时间。常用的实验条件为P25?C,100g,5s。针入度值愈大，表示沥青愈软（稠度愈小）。②针入度法：是测定液体石油沥青、煤沥青和乳化沥青等粘度的方法。（针入度是等温粘度，软化点是等粘温度。）③软化点:内径为18.9mm，3.4g刚环，使沥青产生25.4mm挠度时的温度。TR$B（反映沥青的塑性）是当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，通常用延度作为条件延性指标来表征。延度的试验方法是，将沥青试样制成“8”字形标准试件，在规定拉伸速度和温度下拉断时的长度（以cm计）称为延度。研究表明：沥青的复合流动系数的减小、胶体结构发育成熟度的提高、含蜡量的增加以及饱和蜡和芳香蜡比例的增大等，都会使沥青的延度值相对降低。针入度、软化点和延度是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标。：（反映沥青低温变形能力）沥青材料在低温时受到瞬间荷载的作用，通常表现为脆性破坏，采用弗拉斯脆点作为条件脆性指标。1、吸水性定义：石料吸水性是石料在规定的条件下吸水的能力。：石料吸水率是指在室内常温（20?2℃）和标准大气压条件下，石料试件最大的吸水质量占烘干（105?5℃干燥至恒重）石料试件质量的百分率。 饱水率定义：石料饱水率是在室内常温（20?2℃）和真空抽气（抽至真空度为残压）后的条件下，石料试件最大吸水的质量占烘干石料试件质量的百分率。其测定方法采用真空抽气法。2、的室内测定方法有。石料的坚固性采用硫酸钠侵蚀法来测定3、石料力学性质：单轴抗压强度，和摩擦等综合作用的性能。①洛杉矶磨耗试验，又称搁板式磨耗试。②狄法尔式磨耗试验，又称双筒式磨耗试验。4、沥青与集料粘附性的评价方法最常用的有水煮法和水浸法。我国现行试验法规定：沥青与集料的粘附性试验，根据沥青混合料的最大粒径决定，大于13.2mm者采用水煮法；小于或等于13.2mm者采用水浸法。其中水浸法是基于沥青―水―集料的体系中，水对沥青的置换作用，而使沥青自集料的表面产生剥离或剥落的原理。以染料作为示踪剂，吸附集料，不吸附沥青。5、集料的力学性质：1）集料的压碎值：是集料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力。它作为相对衡量石料强度的一个指标，用以评价公路沥青路面面层和基层用集料的质量；2）集料的磨光值：用来表征集料的抗磨光性能，我国采用石料磨光值来表示，利用加速磨光机磨光集料，用摆式摩擦系数测试仪测定集料经磨光后的摩擦系数值；3）集料冲击值：用来表示集料抗冲击能力。集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能，称为抗冲韧性；4）集料道瑞磨耗值（道瑞试验）：道瑞磨耗值用于评定抗滑表层所用粗集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力，采用道瑞磨耗试验机来测定集料磨耗值。集料的道瑞磨耗值愈高，表明集料的耐磨性愈差。6、筛分试验中各号筛上的累计筛余百分率之和除以100之商。细度模数愈大，表示细料愈粗。细度模数的数值主要取决于0.15mm筛到2.36mm筛5个粒径的累计筛余量，且与小于0.16mm的颗粒含量无关。1、沥青混合料分类①矿质集料级配类型分类：1）连续级配沥青混合料；2）间断级配沥青混合料。②矿料级配组成及空隙率大小分类：1）密级配沥青混合料：空隙率3%~6%；2）半开级配沥青混合料：空隙率6%~12%；3）开级配沥青混合料：空隙率不小于18%。③按制造工艺分：热拌沥青混合料，冷伴沥青混合料，再生2、：指混合料中筛孔通过率为90%~100%的最小标准筛孔尺寸。最大粒径定义：是指混合料中筛孔通过率为100%的最小标准筛孔尺寸。3、沥青混合料组成：室的级配矿质骨架，此矿质骨架由稠度较稀的沥青混合料分布其表面，他们胶结成为一个具有强度的整体。②胶浆理论：是一种多级空间网状结构的分散系，它是以粗集料为分散相分散在沥青砂浆介质中的一种粗分散系，砂浆是以细集料为分散相而分散在沥青胶浆介质中的一种细分散系，而胶浆是以填料为分散系而分散在高稠度沥青介质中的一种微分散系。4、沥青混合料的组成结构类型及特点①：采用连续型密级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料，这种结构特点是粘聚力较高，内摩阻力较小，混合料的耐久性较好，稳定性较差；②骨架―空隙结构：采用连续开级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料，这种结构特点是粘聚力较低，内摩阻力较大，稳定性较好，但耐久性较差；③骨架―密实结构：采用间断型密级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料，特点是粘聚力与内摩阻力均较高，稳定性好，耐久性好，但施工和易性较差。5：沥青混合料的强度取决于两个参数――粘结力C和内摩阻角?
抗剪强度计算公式：??C??tan?
?为剪损时的法向应力。7、车辙试验：沥青混合料的高温稳定性以车辙试验的动稳定度指标来进行评价。8、沥青混合料的低温抗裂性评价方①间接拉伸试验（劈裂试验）；2）弯曲试验；3）断裂温度试验；4）弯曲蠕变试验；5）弯曲应力松弛试验；6）收缩试验；7）约束试件的温度应力试验；8）切口小梁弯曲试验；9）C* 积分试验。9、沥青混合料水稳定性的评价方法：常见的评价方法有浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验、冻融劈裂试验、浸水轮辙试验以及ECS试验。美国的公路战略研究计划（Strategic Highway Research Program,简称SHRP）在沥青及沥青混合料的研究中，始终采用粘弹性力学的方法与手段研究沥青及沥青混合料的路用性能。10、①动态剪切流变实验：沥青的流变性质取决于温度和时间。通过沥青材料的复数模量G*(??max/?max)和相位角?来表征沥青材料的粘性和弹性性质。对于绝对弹性材料，荷载作用时，变形同时产生，其相位角?等于0°；粘性材料在加载和应变响应之间有较大的滞后，相位角?接近于90°。复数剪切模量G*是材料重复剪切变形时总阻力的度量，它包括两部分：弹性（可恢复）部分和粘性（不可恢复）部分。相位角?可恢复与不可恢复变形的相对指标。美国SHRP规范定义G*/sin?为车辙因子，它表征沥青材料的抗永久变形能力，反映了沥青的高温性能。其值大表示沥青的弹性性质显著，这将有利于增强沥青材料的抗永久变形能力。②弯曲梁流变试验用来评价低温下沥青劲度和蠕变速率的方法，它在弯曲梁流变仪（BBR）上进行。通过实验获得两个评价参数：一个是蠕变劲度St&300Mpa，即沥青抵抗永久变形的能力；另一个是m值，即荷载作用时沥青劲度的变化率，表征沥青低温劲度随时间的变化率m值越大越好m&0.3。弯曲梁试验是一种判断沥青弹性和粘性的方法。③直接拉伸试验用以测试沥青在低温时的极限拉伸应变。直接拉伸试验仪包括3个组成部分：拉伸试验机、伸长测量系统和环境系统。11、沥青胶结料的性能等级可靠性：指某一年的实际温度不超过设计温度的百分率，Superpave设计系统提供不同的可以采用的高温和低温的可靠度水平1、改性剂的分类：①代表性品种有炭黑、玻璃纤维、木质素纤维等②橡胶类：代表性品种有丁苯橡胶（SBR）及其乳液③）热塑性树脂类：包括热塑性树脂与热固性树脂，前者有聚乙烯（PE）、乙烯―醋酸―乙烯共聚物（EVA）、聚乙氯烯（PVC）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚烯烃等；热固性树脂有用做正交异性钢桥面铺装的环氧树脂（EP）；④热塑性弹性体：代表性品种有苯乙烯―丁二烯―苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、苯乙烯―异二烯―苯乙烯嵌段共聚物（SIS）。 无机填料能够改变沥青路面的抗永久变形能力，但无法改善其低温抗裂性能和疲劳性能。目前在国内使用较多的主要有SBR、PE、EVA、SBS，它们能够同时改变基质沥青的高温稳定性与低温柔韧性。将其分为SBS（属热塑性弹性体类）、SBR（属橡胶类）、EVA及PE（热塑性树脂类）三类。根据沥青改性的目的和要求选择改性剂，可作如下选择：①为提高抗永久变形能力，宜使用热塑性橡胶类、热塑性树脂类改性剂；②为提高抗低温开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡胶类改性剂；③为提高抗疲劳开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡胶类、热塑性树脂类改性剂；④为提高抗水损害能力，宜使用各类抗剥落剂等外掺剂。2、：归纳起来改性沥青的加工制作及使用方式，可以分为预混法和直接投入法两大类。①母体法：母体法的原理是先采用一种适当的方法制备加工成高剂量聚合物改性沥青母体，再在现场把改性沥青母体与基质沥青掺配调稀成要求剂量的改性沥青使用，所以又称为二次掺配法。母体法可以采用溶剂法和混炼法制备改性沥青母体。②直接投入法：是直接将改性剂投入沥青混合料拌和锅与矿料、沥青拌和制作改性沥青混合料的工艺③机械搅拌法：聚合物改性剂与基质沥青都可以通过机械搅拌法制得改性沥青。不过，由于改性剂与基质沥青的相容性不同，采用机械搅拌法的难易程度有很大的差别。对SBS、PE等相容性较差的改性剂，不适用于机械搅拌法加工，而对EVA以及某些相容性较好的聚合物，可以采用搅拌法加工。④胶体磨法和高速剪切法：SBS、SIS、PE、EVA、APP。必需通过胶体磨或高速剪切设备等专用机械的研磨和剪切力强制将改性剂打碎，使改性剂充分分散到基质沥青中3、用什么方法评价沥青混合料的疲劳性？①现象学法：即传统的疲劳理论方法，它采用疲劳曲线表征材料的疲劳性质；②力学近似法：即应用断裂力学原理分析疲劳裂缝扩展规律以确定材料疲劳寿命的一种方法。这两种方法的主要区别在于前者的材料疲劳寿命包括裂缝的形成和扩展阶段；后者只考虑裂缝扩展阶段的寿命。应用现象学法进行疲劳试验的方法很多，归纳起来可以分为四类：①是实际路面在真实汽车荷载作用下的疲劳破坏试验；②是足尺路面结构在模拟汽车荷载作用下的疲劳破坏试验研究，包括环道试验和加速加载试验；③是试板试验法；④是试验室小型试件的疲劳试验研究。Stone Mastic Asphalt简称SMA）是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料（矿粉）组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙中，组成一体形成的沥青混合料。2、SMA混合料的组成结构具有的特点）：
①SMA混合料粗集料用量高，细集料用量少，是一种间断级配的沥青混合料；②矿粉用量高；③使用纤维作为增强剂：通常采用木质素纤维；④沥青结合料用量多。 即粗集料多，矿粉多、沥青结合料多、细集料少，掺纤维增强剂。：即旧沥青的再生，就是在旧沥青中加入某种组分的低粘度油料（即再生剂）或适当稠度的沥青材料，经过调配，使得调配后的再生沥青具有适当的粘度和所需要的路用性能，以满足铺路的要求。2、沥青的再生方法：沥青的再生是沥青老化的逆过程，当使用旧沥青材料的流变行为反向逆转，使之恢复到适当的流变状态，那么，旧沥青的性能也将恢复而获得再生。从流变学的观点来看，旧沥青再生的方法可以归纳为以下两种：1）沥青的粘度调节到所需要的粘度范围以内；2）将旧沥青的复合流动度予以提高，使旧沥青重新获得良好的流变性质。旧沥青的再生就是根据生产调和沥青的原理，在旧沥青中，或者加入某种组分的低粘度油料（即再生剂）；或者加入适当稠度的沥青材料，经过调配，使调配后的再生沥青具有适当的粘度和所需要的路用性能，以满足筑路的要求。这一过程就是沥青的再生过程，所以再生沥青实际上也是一种调和沥青。再生机理：沥青再生的机理目前有两种理论，一种理论是“相容性理论”，该理论从化学热力学出发，认为沥青产生老化的原因是沥青胶体物系中各组分相容性的降低，导致组分间溶度参数差增大。如能掺入一定的再生剂使其溶度参数差减小，则沥青即能恢复到（甚至超过）原来的性质。另一种理论是“组分调节理论”。该理论是从化学组分移行出发，认为由于组分的移行，沥青老化后，某些组分偏多，而某些组分偏少，各组分间比例不协调，所以导致沥青路用性能降低，如能通过掺加再生剂调节其组分测沥青将恢复原来的性质。实际上，这两个理论是一致的，前者是从沥青内部结构的化学能来解释，后者是从宏观化学组成量来解释 温拌沥青混合料：一类拌和温度介于热拌沥青混合料（150 ℃ -180 ℃ ）和冷拌（常温）（10-40℃）沥青混合料之间，性能达到（或接近）热拌沥青混合料的新型节能减排沥青混合料。4、什么是温拌沥青混合料技术？改善施工和易性 + 性能提高；降低混合料拌和、运输和摊铺温度，不需要牺牲压实和性能质量。5、常见的温拌沥青混合料的施工方法①沥青矿物法(Aspha －min )②泡沫沥青温拌法(WMA －Foam )③基于乳化平台的温拌法(Evotherm)④有机添加剂法(SasoWMA)⑤利用低能量沥青（LEA）技术⑥基于硫磺改性的温拌沥青混合料
简答：1、沥青与石料的粘附机理：沥青与石料的粘附作用是一个复杂的物理――化学过程。按润湿理论认为，在有水的条件下，沥青对石料的粘附性，可用沥青―水―石料三相体系来讨论。沥青欲置换水而粘附于石料的表面，主要取决于沥青与水的界面能和沥青与水的接触角。在确定的石料条件下，界面能和接触角均取决于沥青的性质即主要有沥青的稠度和沥青中极性物质的含量。随着沥青稠度和沥青酸含量的增加，沥青与石料的粘附性提高。2沥青的性质对粘结力C的影响：沥青的粘滞度是影响粘结力C的重要因素，粘滞度愈大，则抵抗变形的能力愈强，可以保持矿质集料的相对嵌挤作用；②矿质混合料级配、矿质颗粒形状和表面特性等对内摩阻角的影响：矿质颗粒的粒径愈大，内摩阻角愈大，但应保证级配良好、空隙率适当；③矿料与沥青交互作用能力的影响：石油沥青与碱性石料将产生及较多的结构沥青，有较好的粘附性；而与酸性石料产生较少的结构沥青，其粘附性较差；④沥青混合料中矿料比面积和沥青用量的影响：矿料的比面积一般占总面积包含各类专业文献、专业论文、文学作品欣赏、应用写作文书、生活休闲娱乐、行业资料、各类资格考试、外语学习资料、58沥青与沥青混合料试题等内容。　
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